[發明專利]基于飛輪儲能的飛機制動能量回收系統

有效

• 申請號: 201410109351.6
• 申請日: 2014-03-22
• 公開（公告）號: CN103847959A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 周龍;唐西勝;齊智平
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: B64C25/42
• 分類號: B64C25/42;B60L7/20;B64C25/40
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

1.一種基于飛輪儲能的飛機制動能量回收系統，其特征在于，所述的飛機制動能量回收系統由一個安裝在飛機前輪的特種電機（9），一個電機功率變換器（2），一套飛輪儲能系統（1）以及一個制動能量回收系統控制器（17）組成；所述的電機功率變換器（2）由一個雙向變流器（10），直流母線（16）以及整流器（11）組成；其中，雙向變流器（10）含有直流側和交流側引出端，所述的交流側引出端與特種電機（9）連接，直流側第一引出端（101）與直流母線（16）的正母線（16a）連接，直流側第二引出端（102）與直流母線（16）的負母線（16b）連接；整流器（11）含有直流側和交流側引出端，其中，交流側引出端與飛機輔助動力裝置（4）連接，直流側第一引出端（111）與直流母線（16）的正母線（16a）連接，直流側第二引出端（112）與直流母線（16）的負母線（16b）連接；飛輪儲能系統（1）由雙向功率變換電路（12）、永磁同步電機（13）、支撐軸承（14）以及飛輪轉子（15）組成；雙向功率變換電路（12）包含直流側和交流側引出端，其中直流側第一引出端（121）與電機功率變換器（2）內部的直流母線（16）的正母線（16a）連接，直流側第二引出端（122）與電機功率變換器（2）內部的直流母線（16）的負母線（16b）連接；雙向功率變換電路（12）的交流側第一引出端（123）、第二引出端（124）和第三引出端（125）分別與永磁同步電機（13）的A相、B相和C相線連接。?

2.根據權利要求1所述的基于飛輪儲能的飛機制動能量回收系統，其特征在于，所述制動能量回收系統控制器（17）直接控制飛輪儲能系統（1）中的雙向功率變換電路（12），以及電機功率變換器（2）中的雙向變流器（10）和整流器（11）,制動能量回收系統控制器（17）采用如下的控制步驟：?

步驟24，第一在飛機運行階段（18），制動能量回收系統控制器（17）控制電機功率變換器（2）中的整流器（11）與雙向變流器（10），利用飛機輔助動力裝置（4）提供的能量驅動特種電機（9）前進；?

步驟25，在第二飛機運行階段（19），制動能量回收系統控制器（17）控制電機功率變換器（2）中的雙向變流器（10）與飛輪儲能系統（1）中的雙向功率變換電路（12），使特種電機（9）工作于發電機狀態，飛輪儲能系統（1）則工作于充電模式；其中，雙向變流器（10）工作于整流器狀態，將特種電機（9）發出的交流電整流成直流，向直流母線（16）提供能量；雙向功率變換電路（12）工作于逆變器狀態，將直流母線（16）的能量逆變成交流電，向飛輪儲能系統（1）充電；飛機起飛后，飛輪儲能系統（1）進入待機模式；?

步驟26，在第三飛機運行階段（20），制動能量回收系統控制器（17）控制電機功率變換器（2）中的雙向變流器（10）與飛輪儲能系統（1）中的雙向功率變換電路（12），使特種電機（9）工作于電動機狀態，飛輪儲能系統（1）則工作于放電模式；其中，雙向功率變換電路（12）工作于整流狀態，將飛輪儲能系統（1）儲存的電能釋放，向直流母線（16）提供能量，雙向變流器（10）工作于逆變器狀態，將直流母線（16）上的能量逆變成交流電，驅動特種電機（9）加速;?

步驟27，在第四飛機運行階段（21），飛機降落，制動能量回收系統控制器（17）控制電機功率變換器（2）中的雙向變流器（10）與飛輪儲能系統（1）中的雙向功率變換電路（12），使特種電機（9）工作于發電機狀態，飛輪儲能系統（1）則工作于充電模式；其中，雙向變流器（10）工作于整流狀態，生成制動轉矩使特種電機（9）減速，將其發出的交流電整流成直流，向直流母線（16）提供能量；雙向功率變換電路（12）工作于逆變器狀態，將直流母線（16）上的能量逆變成交流電，驅動永磁同步電機（13）；?

步驟28，在第五飛機運行階段（22），制動能量回收系統控制器（17）控制電機功率變換器（2）中的雙向變流器（10）與飛輪儲能系統（1）中的雙向功率變換電路（12），使特種電機（9）工作于電動機狀態，飛輪儲能系統（1）則工作于放電模式；其中，雙向功率變換電路（12）工作于整流狀態，將飛輪儲能系統（1）儲存的能量釋放，向直流母線（16）提供能量，雙向變流器（10）工作于逆變器狀態，將直流母線（16）上的能量逆變成交流電，驅動特種電機（9）。?

3.根據權利要求1所述的基于飛輪儲能的飛機制動能量回收系統，其特征在于，所述的特種電機（9）安裝在飛機前輪（5）的輪軸（6）上，同軸連接；特種電機（9）與電機功率變換器（2）的連接電纜由飛機的前承力支柱（7）固定。?